高三物理教案：《牛顿第二定律的理解与方法应用》教学设计。

经验告诉我们，成功是留给有准备的人。高中教师要准备好教案，这是每个高中教师都不可缺少的。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动，帮助高中教师提前熟悉所教学的内容。那么怎么才能写出优秀的高中教案呢？经过搜索和整理，小编为大家呈现“高三物理教案：《牛顿第二定律的理解与方法应用》教学设计”，欢迎大家与身边的朋友分享吧！

本文题目：高三物理教案：牛顿第二定律的理解与方法应用

牛顿第二定律的理解与方法应用

一、牛顿第二定律的理解。

1、矢量性

合外力的方向决定了加速度的方向，合外力方向变，加速度方向变，加速度方向与合外力方向一致。其实牛顿第二定律的表达形式就是矢量式。

2、瞬时性

加速度与合外力是瞬时对应关系，它们同生、同灭、同变化。

3、同一性(同体性)

中各物理量均指同一个研究对象。因此应用牛顿第二定律解题时，首先要处理好的问题是研究对象的选择与确定。

4、相对性

在 中，a是相对于惯性系的而不是相对于非惯性系的即a是相对于没有加速度参照系的。

5、独立性

理解一：F合产生的加速度a是物体的总加速度，根据矢量的合成与分解，则有物体在x方向的加速度ax;物体在y方向的合外力产生y方向的加速度ay。牛顿第二定律分量式为： 。

二、方法与应用

1、整体法与隔离法(同体性)

选择研究对象是解答物理问题的首要环节，在很多问题中，涉及到相连接的几个物体，研究对象的选择方案不惟一。解答这类问题，应优先考虑整体法，因为整体法涉及研究对象少，未知量少，方程少，求解简便。但对于大多数平衡问题单纯用整体法不能解决，通常采用“先整体，后隔离”的分析方法。

2、牛顿第二定律瞬时性解题法(瞬时性)

牛顿第二定律的核心是加速度与合外力的瞬时对应关系，做变加速运动的物体，其加速度时刻都在变化，某时刻的加速度叫瞬时加速度，而加速度由合外力决定，当合外力恒定时，加速度也恒定，合外力变化时，加速度也随之变化，且瞬时力决定瞬时加速度。解决这类问题要注意：

(1)确定瞬时加速度的关键是正确确定瞬时合外力。

(2)当指定某个力变化时，是否还隐含着其它力也发生变化。

(3)整体法、隔离法的合力应用。

3、动态分析法

4、正交分解法(独立性)

(1)、平行四边形定则是矢量合成的普遍法则，若二力合成，通常应用平行四边形定则，若是多个力共同作用，则往往应用正交分解法

(2)正交分解法：即把力向两个相互垂直的方向分解，分解到直角坐标系的两个轴上，再进行合成，以便于计算解题。

5、结论求解法：结论：物体由竖直圆周的顶点从静止出发，沿不同的光滑直线轨道运动至圆周上另外任一点所用的时间相同。

三、牛顿定律的应用

1、脱离问题

一起运动的两物体发生脱离时，两物体接触，物体间的弹力为零，两物体的速度、加速度相等。

曲线运动、运动的合成与分解、平抛运动

1、深刻理解曲线运动的条件和特点

(1)曲线运动的条件：运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动。

(2)曲线运动的特点：○1在曲线运动中，运动质点在某一点的瞬时速度方向，就是通过这一点的曲线的切线方向。②曲线运动是变速运动，这是因为曲线运动的速度方向是不断变化的。○3做曲线运动的质点，其所受的合外力一定不为零，一定具有加速度。

(3)曲线运动物体所受合外力方向和速度方向不在一直线上，且一定指向曲线的凹侧。

2、深刻理解运动的合成与分解

(1)物体的实际运动往往是由几个独立的分运动合成的，由已知的分运动求跟它们等效的合运动叫做运动的合成;由已知的合运动求跟它等效的分运动叫做运动的分解。

运动的合成与分解基本关系：○1分运动的独立性;○2运动的等效性(合运动和分运动是等效替代关系，不能并存);○3运动的等时性;○4运动的矢量性(加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四边形定则。)

(2)互成角度的两个分运动的合运动的判断

合运动的情况取决于两分运动的速度的合速度与两分运动的加速度的合加速度，两者是否在同一直线上，在同一直线上作直线运动，不在同一直线上将作曲线运动。

①两个直线运动的合运动仍然是匀速直线运动。

②一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动的合运动是曲线运动。

③两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动仍然是匀加速直线运动。

④两个初速度不为零的匀加速直线运动的合运动可能是直线运动也可能是曲线运动。当两个分运动的初速度的合速度的方向与这两个分运动的合加速度方向在同一直线上时，合运动是匀加速直线运动，否则是曲线运动。

(3)怎样确定合运动和分运动

①合运动一定是物体的实际运动

②如果选择运动的物体作为参照物，则参照物的运动和物体相对参照物的运动是分运动，物体相对地面的运动是合运动。

③进行运动的分解时，在遵循平行四边形定则的前提下，类似力的分解，要按照实际效果进行分解。

3、绳端速度的分解

此类有绳索的问题，对速度分解通常有两个原则①按效果正交分解物体运动的实际速度②沿绳方向一个分量，另一个分量垂直于绳。(效果：沿绳方向的收缩速度，垂直于绳方向的转动速度)

4、小船渡河问题

17、一条宽度为L的河流，水流速度为Vs,已知船在静水中的速度为Vc，那么：

(1)怎样渡河时间最短?

(2)若Vc>Vs,怎样渡河位移最小?

(3)若Vc

分析与解：(1)如图2甲所示，设船上头斜向上游与河岸成任意角θ，这时船速在垂直于河岸方向的速度分量V1=Vcsinθ,渡河所需时间为： .

可以看出：L、Vc一定时，t随sinθ增大而减小;当θ=900时，sinθ=1,所以，当船头与河岸垂直时，渡河时间最短， .

(2)如图2乙所示，渡河的最小位移即河的宽度。为了使渡河位移等于L，必须使船的合速度V的方向与河岸垂直。这是船头应指向河的上游，并与河岸成一定的角度θ。根据三角函数关系有：Vccosθ─Vs=0.

所以θ=arccosVs/Vc,因为0≤cosθ≤1,所以只有在Vc>Vs时，船才有可能垂直于河岸横渡。

(3)如果水流速度大于船上在静水中的航行速度，则不论船的航向如何，总是被水冲向下游。怎样才能使漂下的距离最短呢?如图2丙所示，设船头Vc与河岸成θ角，合速度V与河岸成α角。可以看出：α角越大，船漂下的距离x越短，那么，在什么条件下α角最大呢?以Vs的矢尖为圆心，以Vc为半径画圆，当V与圆相切时，α角最大，根据cosθ=Vc/Vs,船头与河岸的夹角应为：θ=arccosVc/Vs.

船漂的最短距离为： .

此时渡河的最短位移为： .

5、平抛运动

(1).物体做平抛运动的条件：只受重力作用，初速度不为零且沿水平方向。物体受恒力作用，且初速度与恒力垂直，物体做类平抛运动。

(2).平抛运动的处理方法

通常，可以把平抛运动看作为两个分运动的合动动：一个是水平方向(垂直于恒力方向)的匀速直线运动，一个是竖直方向(沿着恒力方向)的匀加速直线运动。

(3).平抛运动的规律

以抛出点为坐标原点，水平初速度V0方向为沿x轴正方向，竖直向下的方向为y轴正方向，建立如图1所示的坐标系，在该坐标系下，对任一时刻t.

①位移

分位移 , ,合位移 , .

为合位移与x轴夹角.

②速度

分速度 , Vy=gt, 合速度 , .

为合速度V与x轴夹角

(4).平抛运动的性质

做平抛运动的物体仅受重力的作用，故平抛运动是匀变速曲线运动。

29、如图4所示，排球场总长为18m，设球网高度为2m，运动员站在离网3m的线上(图中虚线所示)正对网前跳起将球水平击出。(不计空气阻力)

(1)设击球点在3m线正上方高度为2.5m处，试问击球的速度在什么范围内才能使球即不触网也不越界?

(2)若击球点在3m线正上方的高度小余某个值，那么无论击球的速度多大，球不是触网就是越界，试求这个高度?

思路分析：排球的运动可看作平抛运动，把它分解为水平的匀速直线运动和竖直的自由落体运动来分析。但应注意本题是“环境”限制下的平抛运动，应弄清限制条件再求解。关键是要画出临界条件下的图来。

解答：(1)如图，设球刚好擦网而过

擦网点x1=3m，y1=h2-h1=2.5-2=0.5m

设球刚好打在边界线上，则落地点x2=12m，y2=h2=2.5m，代入上面速度公式可求得：

欲使球既不触网也不越界，则球初速度v0应满足：

(2)设击球点高度为h3时，球恰好既触网又压线，如图所示。

再设此时排球飞出的初速度为v，对触网点x3=3m，y3=h3-h1=h3-2代入(1)中速度公式可得：

对压界点x4=12m，y4=h3，代入(1)中速度公式可得：

、两式联立可得h3=2.13m

即当击球高度小于2.13m时，无论球被水平击出的速度多大，球不是触网，就是出界。

6、圆周运动

线速度、角速度、周期间的关系

皮带传动问题

① 皮带上的各点的线速度大小相等

② 同一轮子上的各点的角速度相等，周期相等。

延伸阅读

高三物理教案：《牛顿第二定律教案》教学设计

第二讲、牛顿第二定律

主备教师：杨维君

一、【内容与解析】

1.内容：牛顿第二定律。

2.解析：本讲的内容牛顿第二定律指的是物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，其核心是F=ma,理解它关键就是要注意力和加速度都是矢量，它们的关系除了数量大小的关系外，还有方向之间的关系。明确力和加速度方向，也是正确列出方程的重要环节。若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。。学生已经学过力和加速度，本节课的内容牛顿第二定律就是在此基础上的发展。教学的重点是会用牛顿第二定律解题，解决重点的关键是注意解题的要领，明确研究对象，对物体进行受力分析，然后进行正交分解。

二、【教学目标与解析】

1．教学目标

（1）．理解牛顿第二定律，能够运用牛顿第二定律解决力学问题

（2）．理解力与运动的关系，会进行相关的判断

（3）．掌握应用牛顿第二定律分析问题的基本方法和基本技能

2．目标解析

（1）理解牛顿第二定律就是指物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F=ma。

（2）．理解力与运动的关系，会进行相关的判断就是指若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。

三、【问题诊断分析】

在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是对牛顿运动定律的不理解，产生这一问题的原因是没考虑方向。要解决这一问题，就要注意力和加速度都是矢量，它们的关系除了数量大小的关系外，还有方向之间的关系。明确力和加速度方向，也是正确列出方程的重要环节。

四、【教学支持条件分析】

五、【教学过程】

问题一：牛顿第二定律的内容是什么？

物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F=ma （其中的F和m、a必须相对应）

点评：特别要注意表述的第三句话。因为力和加速度都是矢量，它们的关系除了数量大小的关系外，还有方向之间的关系。明确力和加速度方向，也是正确列出方程的重要环节。

若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。

问题二：怎样理解牛顿第二定律？

（1）瞬时性：加速度与合外力在每个瞬时都有大小、方向上的对应关系，这种对应关系表现为：合外力恒定不变时，加速度也保持不变。合外力变化时加速度也随之变化。合外力为零时，加速度也为零

（2）矢量性：牛顿第二定律公式是矢量式。公式只表示加速度与合外力的大小关系.矢量式的含义在于加速度的方向与合外力的方向始终一致.

（3）同一性：加速度与合外力及质量的关系，是对同一个物体（或物体系）而言，即 F与a均是对同一个研究对象而言.

（4）相对性；牛顿第二定律只适用于惯性参照系

（5）局限性：牛顿第二定律只适用于低速运动的宏观物体，不适用于高速运动的微观粒子

【例1】 如图所示，如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是

A．小球刚接触弹簧瞬间速度最大

B．从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上

C．从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小

D．从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大

解析：小球的加速度大小决定于小球受到的合外力。从接触弹簧到到达最低点，弹力从零开始逐渐增大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增大。当合力与速度同向时小球速度增大，所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。选CD。

变式练习1：如图所示．弹簧左端固定，右端自由伸长到O点并系住物体m．现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体一直可以运动到B点．如果物体受到的阻力恒定，则

A．物体从A到O先加速后减速

B．物体从A到O加速运动，从O到B减速运动

C．物体运动到O点时所受合力为零

D．物体从A到O的过程加速度逐渐减小

解析：物体从A到O的运动过程，弹力方向向右．初始阶段弹力大于阻力，合力方向向右．随着物体向右运动，弹力逐渐减小，合力逐渐减小，由牛顿第二定律可知，此阶段物体的加速度向右且逐渐减小，由于加速度与速度同向，物体的速度逐渐增大．所以初始阶段物体向右做加速度逐渐减小的加速运动．

当物体向右运动至AO间某点（设为O′）时，弹力减小到等于阻力，物体所受合力为零，加速度为零，速度达到最大．

此后，随着物体继续向右移动，弹力继续减小，阻力大于弹力，合力方向变为向左．至O点时弹力减为零，此后弹力向左且逐渐增大．所以物体从O′点后的合力方向均向左且合力逐渐增大，由牛顿第二定律可知，此阶段物体的加速度向左且逐渐增大．由于加速度与速度反向，物体做加速度逐渐增大的减速运动．

正确选项为A、C．

点评：（1）解答此题容易犯的错误就是认为弹簧无形变时物体的速度最大，加速度为零．这显然是没对物理过程认真分析，靠定势思维得出的结论．要学会分析动态变化过程，分析时要先在脑子里建立起一幅较为清晰的动态图景，再运用概念和规律进行推理和判断．

（2）通过此题，可加深对牛顿第二定律中合外力与加速度间的瞬时关系的理解，加深对速度和加速度间关系的理解．譬如，本题中物体在初始阶段，尽管加速度在逐渐减小，但由于它与速度同向，所以速度仍继续增大．

问题三．如何应用牛顿第二定律解题？

①明确研究对象。可以以某一个物体为对象，也可以以几个物体组成的质点组为对象。设每个质点的质量为mi，对应的加速度为ai，则有：F合=m1a1+m2a2+m3a3+……+mnan

对这个结论可以这样理解：先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律：

∑F1=m1a1，∑F2=m2a2，……∑Fn=mnan，将以上各式等号左、右分别相加，其中左边所有力中，凡属于系统内力的，总是成对出现并且大小相等方向相反的，其矢量和必为零，所以最后得到的是该质点组所受的所有外力之和，即合外力F。

②对研究对象进行受力分析。同时还应该分析研究对象的运动情况（包括速度、加速度），并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。

③若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动，一般用平行四边形定则（或三角形定则）解题；若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动，一般用正交分解法解题（注意灵活选取坐标轴的方向，既可以分解力，也可以分解加速度）。

④当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列方程求解。

解题要养成良好的习惯。只要严格按照以上步骤解题，同时认真画出受力分析图，标出运动情况，那么问题都能迎刃而解。

【例2】如图所示，质量为4 kg的物体静止于水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体受到大小为20Ｎ，与水平方向成30°角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动，求物体的加速度是多大?（g取10 m/s2）

解析：以物体为研究对象，其受力情况如图所示，建立平面直角坐标系把F沿两坐标轴方向分解，则两坐标轴上的合力分别为

物体沿水平方向加速运动，设加速度为a，则x轴方向上的加速度ax＝a，y轴方向上物体没有运动，故ay＝０，由牛顿第二定律得

所以

又有滑动摩擦力

以上三式代入数据可解得物体的加速度a=0.58 m/s2

点评：当物体的受力情况较复杂时，根据物体所受力的具体情况和运动情况建立合适的直角坐标系，利用正交分解法来解．

变式练习2：质量为2kg的物体放在水平地面上，与水平地面的动摩擦因数为0．2，现

对物体作用一向右与水平方向成37°，大小为10N的拉力F，使之向右做匀加速运动，求物体运动的加速度?

六、本课小结

牛顿第二定律的内容物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F=ma （其中的F和m、a必须相对应）

高考物理知识点速查复习牛顿第二定律的理解与方法应用

一名优秀的教师在每次教学前有自己的事先计划，高中教师要准备好教案，这是教师工作中的一部分。教案可以让学生们能够在上课时充分理解所教内容，帮助高中教师提高自己的教学质量。怎么才能让高中教案写的更加全面呢？下面是由小编为大家整理的“高考物理知识点速查复习牛顿第二定律的理解与方法应用”，大家不妨来参考。希望您能喜欢！

牛顿第二定律的理解与方法应用
一、牛顿第二定律的理解。
1、矢量性
合外力的方向决定了加速度的方向，合外力方向变，加速度方向变，加速度方向与合外力方向一致。其实牛顿第二定律的表达形式就是矢量式。
2、瞬时性
加速度与合外力是瞬时对应关系，它们同生、同灭、同变化。
3、同一性(同体性)
中各物理量均指同一个研究对象。因此应用牛顿第二定律解题时，首先要处理好的问题是研究对象的选择与确定。
4、相对性
在中，a是相对于惯性系的而不是相对于非惯性系的即a是相对于没有加速度参照系的。
5、独立性
理解一：F合产生的加速度a是物体的总加速度，根据矢量的合成与分解，则有物体在x方向的加速度ax；物体在y方向的合外力产生y方向的加速度ay。牛顿第二定律分量式为：。
二、方法与应用
1、整体法与隔离法（同体性）
选择研究对象是解答物理问题的首要环节，在很多问题中，涉及到相连接的几个物体，研究对象的选择方案不惟一。解答这类问题，应优先考虑整体法，因为整体法涉及研究对象少，未知量少，方程少，求解简便。但对于大多数平衡问题单纯用整体法不能解决，通常采用“先整体，后隔离”的分析方法。
2、牛顿第二定律瞬时性解题法（瞬时性）
牛顿第二定律的核心是加速度与合外力的瞬时对应关系，做变加速运动的物体，其加速度时刻都在变化，某时刻的加速度叫瞬时加速度，而加速度由合外力决定，当合外力恒定时，加速度也恒定，合外力变化时，加速度也随之变化，且瞬时力决定瞬时加速度。解决这类问题要注意：
（1）确定瞬时加速度的关键是正确确定瞬时合外力。
（2）当指定某个力变化时，是否还隐含着其它力也发生变化。
（3）整体法、隔离法的合力应用。
3、动态分析法
4、正交分解法（独立性）
（1）、平行四边形定则是矢量合成的普遍法则，若二力合成，通常应用平行四边形定则，若是多个力共同作用，则往往应用正交分解法
（2）正交分解法：即把力向两个相互垂直的方向分解，分解到直角坐标系的两个轴上，再进行合成，以便于计算解题。
5、结论求解法：结论：物体由竖直圆周的顶点从静止出发，沿不同的光滑直线轨道运动至圆周上另外任一点所用的时间相同。
三、牛顿定律的应用
1、脱离问题
一起运动的两物体发生脱离时，两物体接触，物体间的弹力为零，两物体的速度、加速度相等。
曲线运动、运动的合成与分解、平抛运动
1、深刻理解曲线运动的条件和特点
（1）曲线运动的条件：运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动。
（2）曲线运动的特点：○1在曲线运动中，运动质点在某一点的瞬时速度方向，就是通过这一点的曲线的切线方向。②曲线运动是变速运动，这是因为曲线运动的速度方向是不断变化的。○3做曲线运动的质点，其所受的合外力一定不为零，一定具有加速度。
(3)曲线运动物体所受合外力方向和速度方向不在一直线上，且一定指向曲线的凹侧。
2、深刻理解运动的合成与分解
(1)物体的实际运动往往是由几个独立的分运动合成的，由已知的分运动求跟它们等效的合运动叫做运动的合成；由已知的合运动求跟它等效的分运动叫做运动的分解。
运动的合成与分解基本关系：○1分运动的独立性；○2运动的等效性（合运动和分运动是等效替代关系，不能并存）；○3运动的等时性；○4运动的矢量性（加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四边形定则。）
(2)互成角度的两个分运动的合运动的判断
合运动的情况取决于两分运动的速度的合速度与两分运动的加速度的合加速度，两者是否在同一直线上，在同一直线上作直线运动，不在同一直线上将作曲线运动。
①两个直线运动的合运动仍然是匀速直线运动。
②一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动的合运动是曲线运动。
③两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动仍然是匀加速直线运动。
④两个初速度不为零的匀加速直线运动的合运动可能是直线运动也可能是曲线运动。当两个分运动的初速度的合速度的方向与这两个分运动的合加速度方向在同一直线上时，合运动是匀加速直线运动，否则是曲线运动。
（3）怎样确定合运动和分运动
①合运动一定是物体的实际运动
②如果选择运动的物体作为参照物，则参照物的运动和物体相对参照物的运动是分运动，物体相对地面的运动是合运动。
③进行运动的分解时，在遵循平行四边形定则的前提下，类似力的分解，要按照实际效果进行分解。
3、绳端速度的分解
此类有绳索的问题，对速度分解通常有两个原则①按效果正交分解物体运动的实际速度②沿绳方向一个分量，另一个分量垂直于绳。（效果：沿绳方向的收缩速度，垂直于绳方向的转动速度）
4、小船渡河问题
17、一条宽度为L的河流，水流速度为Vs,已知船在静水中的速度为Vc，那么：
（1）怎样渡河时间最短？
（2）若VcVs,怎样渡河位移最小？
（3）若VcVs,怎样使船沿河漂下的距离最短？
分析与解：（1）如图2甲所示，设船上头斜向上游与河岸成任意角θ，这时船速在垂直于河岸方向的速度分量V1=Vcsinθ,渡河所需时间为：.
可以看出：L、Vc一定时，t随sinθ增大而减小；当θ=900时，sinθ=1,所以，当船头与河岸垂直时，渡河时间最短，.

(2)如图2乙所示，渡河的最小位移即河的宽度。为了使渡河位移等于L，必须使船的合速度V的方向与河岸垂直。这是船头应指向河的上游，并与河岸成一定的角度θ。根据三角函数关系有：Vccosθ─Vs=0.
所以θ=arccosVs/Vc,因为0≤cosθ≤1,所以只有在VcVs时，船才有可能垂直于河岸横渡。
（3）如果水流速度大于船上在静水中的航行速度，则不论船的航向如何，总是被水冲向下游。怎样才能使漂下的距离最短呢？如图2丙所示，设船头Vc与河岸成θ角，合速度V与河岸成α角。可以看出：α角越大，船漂下的距离x越短，那么，在什么条件下α角最大呢？以Vs的矢尖为圆心，以Vc为半径画圆，当V与圆相切时，α角最大，根据cosθ=Vc/Vs,船头与河岸的夹角应为：θ=arccosVc/Vs.
船漂的最短距离为：.
此时渡河的最短位移为：.
5、平抛运动
（1）．物体做平抛运动的条件：只受重力作用，初速度不为零且沿水平方向。物体受恒力作用，且初速度与恒力垂直，物体做类平抛运动。
（2）．平抛运动的处理方法
通常，可以把平抛运动看作为两个分运动的合动动：一个是水平方向（垂直于恒力方向）的匀速直线运动，一个是竖直方向（沿着恒力方向）的匀加速直线运动。
(3)．平抛运动的规律
以抛出点为坐标原点，水平初速度V0方向为沿x轴正方向，竖直向下的方向为y轴正方向，建立如图1所示的坐标系，在该坐标系下，对任一时刻t.
①位移
分位移,,合位移,.
为合位移与x轴夹角.
②速度
分速度,Vy=gt,合速度,.
为合速度V与x轴夹角
(4)．平抛运动的性质
做平抛运动的物体仅受重力的作用，故平抛运动是匀变速曲线运动。
29、如图4所示，排球场总长为18m，设球网高度为2m，运动员站在离网3m的线上（图中虚线所示）正对网前跳起将球水平击出。（不计空气阻力）
(1)设击球点在3m线正上方高度为2.5m处，试问击球的速度在什么范围内才能使球即不触网也不越界？
（2）若击球点在3m线正上方的高度小余某个值，那么无论击球的速度多大，球不是触网就是越界，试求这个高度？
思路分析：排球的运动可看作平抛运动，把它分解为水平的匀速直线运动和竖直的自由落体运动来分析。但应注意本题是“环境”限制下的平抛运动，应弄清限制条件再求解。关键是要画出临界条件下的图来。
解答：（1）如图，设球刚好擦网而过
擦网点x1＝3m，y1＝h2－h1＝2.5－2＝0.5m
设球刚好打在边界线上，则落地点x2＝12m，y2＝h2＝2.5m，代入上面速度公式可求得：
欲使球既不触网也不越界，则球初速度v0应满足：
（2）设击球点高度为h3时，球恰好既触网又压线，如图所示。
再设此时排球飞出的初速度为v，对触网点x3＝3m，y3＝h3－h1＝h3－2代入（1）中速度公式可得：
对压界点x4＝12m，y4＝h3，代入（1）中速度公式可得：
1、2两式联立可得h3＝2.13m
即当击球高度小于2.13m时，无论球被水平击出的速度多大，球不是触网，就是出界。
6、圆周运动
线速度、角速度、周期间的关系
皮带传动问题
①皮带上的各点的线速度大小相等
②同一轮子上的各点的角速度相等，周期相等

高三物理《牛顿第二定律及应用》学案分析

高三物理《牛顿第二定律及应用》学案分析

学习目标：
1.记住和理解牛顿第二定律的内容。
2.掌握用牛顿第二定律解题的一般方法和基本物理模型，并会熟练应用。
3.强化规范化解题。
考点说明：
考点测试内容测试要求20072008200920xx20xx
20牛顿第一定律A√√
21探究、实验：加速度与力、质量的关系a√√√
22牛顿第二定律(及其应用)C√√√√√
23牛顿第三定律A√√√
24力学单位制A√√
说明：1.不要求求解加速度大小不同的连接体问题，不要求求解三个及以上连接体问题。
学习过程：
一.基本问题
例题1：(2008年考题26)如图所示，一个质量为2kg的物体静止在光滑水平面上，现沿水平方向对物体施加10N的拉力，g取10m/s2，求：
(1)物体运动时加速度的大小;
(2)物体运动3s时速度的大小;
(3)物体从开始运动到位移为10m时经历的时间。
知识点：⑴受力分析图
⑵牛顿第二定律：F合=ma
⑶理解：①有力就有加速度(力和加速度是瞬时对应的关系)。
②加速度的大小与合外力成正比，与质量成反比。
③加速度的方向与合外力的方向相同。
⑷运动学公式：
例题2：(2007年考题26)在平直的高速公路上，一辆汽车正以32m/s的速度行驶。因前方出现事故，司机立即刹车，直到汽车停下。已知汽车的质量为1.5×103kg，刹车时汽车所受的阻力为1.2×104N，求：
(1)刹车时汽车的加速度的大小;
(2)从开始刹车到最终停下，汽车运动的时间;
(3)从开始刹车到最终停下，汽车前进的距离。诊断训练：
1.下面说法中正确的是()
A.力是物体产生加速度的原因
B.物体运动状态发生变化，不一定需要力的作用
C.物体运动速度的方向与它受到的合外力的方向总是一致的
D.物体受外力恒定，它的速度也恒定
2.物体在合外力F作用下，产生加速度a，下面说法中正确的是()
A.在匀减速直线运动中，a与F反向B.在匀加速直线运动中，a与F反向
C.不论在什么运动中，a与F的方向总是一致的D.以上说法都不对
3.物体在与其初速度始终共线的合外力F的作用下运动。取v0方向为正时，合外力F随时间t的变化情况如图所示，则在0-t1这段时间内()
A、物体的加速度先减小后增大，速度也是先减小后增大
B、物体的加速度先增大后减小，速度也是先增大后减小
C、物体的加速度先减小后增大，速度一直在增大
D、物体的加速度先减小后增大，速度一直在减小
二.提高题
例题3：一个质量是2kg的物体放在水平地面上，它与地面的动摩擦因数μ=0.2。(g=10m/s2)若物体受到大小为10N的水平拉力作用后由静止开始运动。问：
①加速度大小?
②经过4s钟，物体运动的位移是多少?
③若4s末撤去拉力，物体还能运动多远?
变化1：若不是受水平方向的10N的拉力，而是与水平成37°角斜向下的10N推力作用(如图示)，那么上述问题结果又是怎样?
变化2：将恒定拉力F改为弹簧推物体：
(由10年27题改编)轻质弹簧的一端固定在竖直墙壁，另一端紧靠一质量m的木块(弹簧与木块没有连接)，木块与水平地面间的摩擦因数始终为，在外力作用下，木块将弹簧压缩了一段距离后静止于A点，如图所示，现撤去外力，木块向右运动，离开弹簧后继续滑行最终静止于B点，请定性说明从A运动到B的过程中，木块加速度大小和速度大小的变化情况。
例题4：(传送带模型)
如图所示为一绷紧的水平传送带装置，一质量m=0.5kg的物体(视为质点)，从离皮带很近处无初速地落到最左端A处，物体与传送带间的动摩擦因素?=0.1，AB两端间的距离为L=2.5m。试求：
⑴若传送带始终保持以υ=1m/s的速度顺时针移动，则物体从A运动到B的过程所需的时间为多少?并画出物体的V-t图象。
⑵欲用最短时间把物体从A处传到B处，求传送带的运行速度至少多大?
⑶若物体是以2m/s的初速度水平滑上A端，传送带还是始终保持以υ=1m/s的速度顺时针移动，则物体从A运动到B的过程所需的时间又为多少?此时物体的V-t图象又怎样呢?
变化：(两体滑动模型)
(4)如果物块以2m/s的初速度水平滑上的不是传送带，而是静止在光滑地面上的小车，其质量M=1kg，上表面动摩擦因素也为?=0.1，长度也为L=2.5m，如图示，则物块能否滑离小车?如果能，滑离时物块的速度是多少?如果不能，滑块最终距离小车最左端多远?

《牛顿第二定律的应用》教学设计

作为优秀的教学工作者，在教学时能够胸有成竹，作为高中教师就要根据教学内容制定合适的教案。教案可以更好的帮助学生们打好基础，使高中教师有一个简单易懂的教学思路。关于好的高中教案要怎么样去写呢？下面是小编精心收集整理，为您带来的《《牛顿第二定律的应用》教学设计》，供您参考，希望能够帮助到大家。

《牛顿第二定律的应用》教学设计
【教材分析】
《牛顿运动定律》在高考《考试大纲》的“知识内容表”中，共有6个条目，其中包括“牛顿定律的应用”，为II等级要求。牛顿第二定律的应用，是本章的核心内容。由于整合了物体的受力分析和运动状态分析，使得本节成为高考的热点和必考内容。受力分析和运动状态分析，是解决物理问题的两种基本方法。并且，本单元的学习既是后继“动能”和“动量”等复杂物理过程分析的基础，也是解决“带电粒子在电场、磁场中运动”等问题的基本方法，因而显得十分重要。
【学情分析】
由于本单元对分析、综合和解决实际问题的能力要求很高，不少同学在此感到困惑，疑难较多，主要反映在研究对象的选择和物理过程的分析上，对一些典型的应用题型，如连接体问题、超重失重问题、皮带传动问题、斜面上的物体运动问题等，学生缺乏针对性训练，更缺少理性的思考和总结。
【教学目标】
一、知识与技能
1、掌握牛顿第二定律的基本特征；
2、理解超重现象和失重现象。
二、过程与方法
1、掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，学会用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题；
2、学会连接体问题的一般解题方法；
3、掌握超重、失重在解题中的具体应用。
三、情感态度与价值观
1、通过相关问题的分析和解决，培养学生的科学态度和科学精神；
2、通过“嫦娥一号”的成功发射和变轨的过程，激发学生的爱国热情。
【教学重点和难点】
教学重点：牛顿运动定律与运动学公式的综合运用。
教学难点：物体受力情况和运动状态的分析；处理实际问题时“物理模型”和“物理情景”的建立。
【教学方法和手段】
教学方法：分析法、讨论法、图示法
教学手段：计算机多媒体教学，PPT课件
【教学过程】
一、提出问题，导入课题
提问、讨论、评价
（一）高三物理（复习）前三章的内容及其逻辑关系是怎样的？
（二）牛顿运动定律的核心内容是什么？
（三）如何理解力和运动的关系？
PPT展示：力和运动的关系
力是使物体产生加速度的原因，受力作用的物体存在加速度。我们可以结合运动学知识，解决有关物体运动状态的问题。另一方面，当物体的运动状态变化时，一定有加速度，我们可以由加速度来确定物体的受力。
二、知识构建，方法梳理
（一）动力学的两类基本问题
1．已知物体的受力情况，要求确定物体的运动情况
处理方法：已知物体的受力情况，可以求出物体的合力，根据牛顿第二定律可以求出物体的加速度，在利用物体初始条件（初位置和初速度），根据运动学公式就可以求出物体的位移和速度。也就是确定了物体的运动情况。
2．已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况
处理方法：已知物体的运动情况，由运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的合外力，由此推断物体受力情况。
（二）动力学问题的求解
1．基本思路
牛顿第二定律反映的是，加速度、质量、合外力的关系，而加速度可以看成是运动的特征量，所以说加速度是连接力和运动的纽带和桥梁，是解决动力学问题的关键。
求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：
可见，加速度是连接“力”和“运动”的桥梁。
2．一般步骤：
⑴确定研究对象；
⑵进行受力情况及运动状态分析；
⑶选取正方向；
⑷统一单位，代入求解；
⑸检验结果。
3．注意事项
（1）同体；
（2）同向；
（3）同时；
（4）同单位制（SI制）。
倡导对问题先作定性和半定量分析，弄清问题的物理情景、找到正确解题的关键，以养成良好的思维品质和解题习惯。
（三）超重和失重
1．描述：弹簧秤称量物体的重量。原理：二力平衡。
2．演示：物体的平衡、超重、失重。
3．归纳：超重、失重的起因和表现
起因运算表现
超重具有向上的加速度F=m（g+a）F﹥mg
失重具有向上的加速度F=m（g-a）Fmg
三、典题分析，引深拓展
【例1】如图1所示为竖直平面内的半径为R的圆环，AB是它的竖直直径，AC是光滑的斜面轨道。一个小球从A点由静止开始沿AC斜面滑下，求下滑的时间。
【解析】设斜面的长度为L，夹角为α，则有：L=2R/cosα（1）
a=gcosα（2）
L=at2/2（3）
联立解得：t=2（R/g）1/2
可见，小球沿光滑弦轨道下滑的时间，只与圆环的半径有关，且等于沿直径AB的自由落体时间。
拓展：在图3中，AB是圆的竖直直径，小球沿不同的光滑斜面轨道由静止下滑，所需的时间相等。
【例2】如图4所示，光滑曲面轨道与水平传送带平滑相连，但不接触，小滑块从曲面上A点由静止开始滑下，在静止的传送带上做匀减速运动，离开传送带后做平抛运动，最后落在水平地面上的P点，若传送带是运动的，小滑块的落地点还在P点，那么传送带的运动方式为：
A．一定顺时针传动
B．一定逆时针传动
C．可能顺时针传动
D．可能逆时针传动
【解析】小滑块的落地点还在P点，说明小滑块做平抛运动的初速度不变；也就是在传送带上做匀减速运动的加速度不变。因而，所受到向“左”的滑动摩擦力不变，所以，传送带沿逆时针方向传动，或者传送带沿顺时针方向传动，但传动速度小于滑块的速度。
答案：CD
【例3】在光滑水平地面上有两个彼此接触的物体A和B，它们的质量分别为m1和m2，若用水平推力F作用于A物体，使A、B一起向前运动，如图5所示，求两物体间的相互作用为多大？
【解析】由于两物体是相互接触的，在水平推力F的作用下做加速度相同的匀加速直线运动，是“连接体”。如果把两个物体作为一个整体，用牛顿第二定律去求加速度a是很简便的。题目中要求A、B间的相互作用，因此必须采用隔离法，对A或B进行分析，再用牛顿第二就可以求出两物体间的作用力。
设A、B之间的相互作用力为N，以A、B整体为研究对象，由牛顿第二定律得：F=(m1+m2)a；所以，a=F/(m1+m2)
再以B为研究对象，由牛顿第二定律可得：N=Fm2/(m1+m2)
点评：连接体的一般解题方法是，整体法求加速度，隔离法求力。
拓展：
（1）其它情况不变，若将F作用于B物体，则A、B间的相互作用多大？
（2）其它情况不变，若物体与地面间的动摩擦因数为?，则A、B间的相互作用多大？
【例4】如果某个物理过程中涉及3个物体，那么，研究对象的选择最多有几种可能？
【解析】令三个物体分别为A、B、C，则研究对象的选择方式为：
一个物体：A、B、C
两个物体：AB、AC、BC
三个物体：ABC
答案：7种
【例5】质量为M的三角劈静止在粗糙的水平地面上，质量为m的滑块在倾角为θ的斜面上以加速度a匀加速下滑。求三角劈对地面的压力N和所受地面的摩擦力f。
【解析】如图7所示，把滑块的加速度进行正交分解。
Ax=acosθ；ay=asinθ
由于滑块具有向下的加速度，所以处于失重状态。整体对地面的压力（也就是三角劈对地面的压力）为N=（M+m）g-masinθ。
由于滑块具有水平向左的加速度，用“整体法”的观点，应该由地面的摩擦力产生。即：f=max=macosθ
【例6】质量为M的框架静止于水平地面上，通过轻弹簧吊着质量为m的物块，如图8所示。在物块上下振动的某一瞬间，框架对地面的压力为0，求此时物块的加速度。
【解析】用“整体法”的观点，当框架对地面的压力为0时，处于“完全失重”状态，由于框架静止，系统的重力全部使物块产生加速度。即：（M+m）g=ma，a=（M+m）g/m。
四、课堂小结
1．牛顿第二定律的一般解题方法和注意事项；
2．连接体问题的求解方法；
3．超重和失重及其在解题中的应用．
五、课后作业：（略）